基于HyperWorks的车身结构刚度与模态分析.pdf

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1、．信息技术．周伟，等·基于HyperWorks的车身结构刚度与模态分析基于HyperWorks的车身结构刚度与模态分析周伟，周宁，王冬栋，宛银生(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。安徽合肥230601)摘要：基于有限元和模态分析的基本理论，以半承载式客车车身为研究对象，建立以壳单元为基本单元的有限元分析模型。分析了车身弯曲刚度、扭转刚度和前六阶固有频率及振型，为车身的响应分析提供重要的模态参数，同时也为车身优化设计提供依据。关键词：客车；半承载式车身；有限元；模态分析中图分类号：U463．82文献标志码：B文章编号：1671．5276(2015)02-0139．04Stifness

2、andModalAnalysisofSemi-integralBodyBasedonHyperWorksZHOUWei，ZHOUNing，WANGDong—dong，WanYin—sheng(R＆DCenter，AnhuiJianghuaiAutomobileCo．，Ltd．，Hefei230601，China)Abstract：Basedonthebasictheoryofthefiniteelementandmodalanalysisthispapertakesthesemi—integralbusbodyasobjectofstudytosetuDitsmodelandana

3、lyzesthebodybendingstifness，torsionalstifnessandfirstsixnaturalfrequenciesandmodeshapes．Theimportantmodalparametersareprovidedfortheresponseanalysisandthebasisisgiventotheoptimizationdesignofthevehiclebody．Keywords：semi·integralbusbody；finiteelement；modalanalysis；HyperWorks型，因为低阶振动对结构的动态特性影响更大

4、，因此分析0前言了大客车车身结构的前6阶自由模态。半承载式客车车身是整车各大总成的载体之一，是非1有限元分析基本步骤常重要的受力部件。车身承受弯曲、扭转等多种载荷，同时还受到路面和车桥的激励载荷，设计中除了要保证车身1)区域的离散有足够的刚度、强度之外，合理的振动特性也是很必要的，将求解区域离散为子域。是有限元分析中的第一步也避免汽车使用过程中各个部件产生共振，影响乘坐舒适是最关键的一步．实质上是用一个有限自由度的离散系统性、NVH性能以及零部件疲劳耐久性能等。本文以外形代替无限自由度的连续系统，离散时必须慎重地选择单元尺寸为12x2．46x3．62(m)的大客车车身为研究对象。其

5、的类型、大小、数目和排列形式．以免影响计算的规模和中，发动机后置，设有一前门和一中门，车身骨架主要由前精度[。围、顶盖、左右侧围、后围、底盘和地板等骨架焊接而成，其2)插值函数的选择车身骨架与车架纵梁通过焊接连接在一起，构成了半承载有限元的基本思想是分片逼近。在有限元的分析中，式车身结构。这种车身结构能够承担部分扭转和弯曲载一般选用多项式插值函数用以表达单元体的应变、应力和荷，有效地改善了整车的受力情况，提高了车辆的行驶安位移之间的关系，主要是多项式插值函数进行单元方程的全性和乘坐舒适性。采用三段式结构的车架，这种车架的列式和计算容易，特别是进行积分和微分运算l3]．多项式两根等断

6、面槽型纵梁从中间断开，其结构优点可适应不同插值函数的形式为：轴距的车辆和实现不同的地板高度，从而满足多种使用要(“)=[N]{6}(1)求[1]，中段部分设计为贯通式行李舱采用矩形空心钢管式中：(u)表示为单元内任意处的位移列向量；{6，}为单组焊成格栅结构。然后分别与前、后槽型纵梁、加强板及横元节点的位移列向量；【Ⅳ】为形函数矩阵。梁等组焊成一体。3)单元分析模态分析又称结构固有振动特性分析，是动态分析的由弹性力学的基本方程，可以得出用节点的位移表示基础。车身结构进行自由模态分析以掌握车身结构的固的单元应变为4]：有振型和固有频率．从而对车身结构的动态特性有一定的{}=【曰]{6

7、}(2)了解。模态分析结果常用于汽车故障诊断，以及用来验证其中：【曰】表示几何矩阵。和修正有限元分析模型；通过对振型和频率的对比，可以由弹性力学的物理方程，可以得出用节点位移表示单定性或定量的判断车身结构有限元模型的正确性。对于元应力的方程为：客车车身这样大型的结构件．一般只分析前几阶的低阶振{)=【D】【B】{6，}(3)作者简介：周伟(1985一)，男，安徽池洲人，工程师，硕士，主要研究方向：结构轻量化、悬架性能匹配与调校。MachineBuildingAutom